(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、第１及び第２モータジェネレータと、前記エンジン及び前記第１モータジェネレータが連結された動力分配機構と、を有し、前記第１モータジェネレータによる反力トルクによって、変速比を連続的に変化させる無段変速モードと、前記動力分配機構が有する回転要素を固定することによって、前記変速比を固定にする固定変速モードと、を切り替え可能なハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
前記無段変速モードから前記固定変速モードへの変速時に、バッテリの状態と、前記第１及び第２モータジェネレータ及び前記エンジンの動作点とに基づいて、目標変速時間を決定する決定手段と、
前記目標変速時間で変速制御を実行する変速実行手段と、を備え、
前記変速実行手段は、前記目標変速時間が予め決められた所定時間以上となる場合には、前記変速制御を禁止することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項２】
前記車両に対する要求駆動力の増加量に基づいて、前記目標変速時間を補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項３】
前記変速実行手段は、前記目標変速時間に基づいて、前記第１及び第２モータジェネレータのトルクを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項４】
前記変速制御の実行中におけるバッテリ状態に基づいて、前記目標変速時間を補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項５】
前記バッテリ状態は、前記バッテリの容量及び前記バッテリの入出力制限値の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に好適な変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に加えて、電動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機又はモータジェネレータで補う。
【０００３】
上記のようなハイブリッド車両において、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替えて運転することが可能なように構成された変速機構の例が特許文献１に記載されている。特許文献１の構成では、２つの遊星歯車機構を組み合わせて４つの回転要素を有する動力分配機構が構成される。４つの回転要素のうち、１つの回転要素は、内燃機関からトルクが入力される入力要素とされ、他の１つの回転要素は内燃機関のトルクに対する反力トルクが第１のモータジェネレータから入力される反力要素とされる。また、残りの２つの回転要素は、上記の入力要素及び反力要素とともに差動作用をなす出力要素とされる。２つの出力要素は連結機構により出力軸に連結可能となっている。
【０００４】
ここで、２つの出力要素のうちのいずれか一方のみが出力軸に連結された状態では、遊星歯車機構が差動作用をなすことができるので、第１のモータジェネレータによる反力トルクを制御することにより、内燃機関と出力軸との変速比を連続的に変化させることができる、いわゆる無段変速モードを実現できる。一方、複数対の変速用ギア対を有する歯車変速機構を介して２つの出力要素を同時に出力軸に連結した状態では、内燃機関と出力軸とが所定の変速比をもって機械的に直結された状態となり、いわゆる固定変速比モードを実現できる。こうして、特許文献１では、無段変速モードと固定変速比モードとを使い分けることにより、動力伝達効率を向上させている。
【０００５】
なお、特許文献２は、ハイブリッド車両において、バッテリの状態に応じてエンジントルク及びモータジェネレータトルクを補正することを記載している。また、特許文献３は、自動変速機の制御装置において、バッテリ電圧の変化に対応して、変速時間の標準値を変更することを記載している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５５８９１号公報
【特許文献２】特開２００６−５０７５１号公報
【特許文献３】特開平８−１７８０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように複数の変速比を有する駆動装置において、モータジェネレータ及び内燃機関の動作点を高速で切り替える変速制御を実施すると、以下のような問題が生じうる。まず、変速時にモータジェネレータや内燃機関の動作点を遷移させるにはモータジェネレータのトルク出力を利用するため、高速な変速制御を行うと、バッテリの入出力パワーの制限を守れなくなり、バッテリの劣化が促進される恐れがある。
【０００８】
また、内燃機関とモータジェネレータとではトルク応答性が異なるため、変速時にモータジェネレータの動作点を高速で遷移させても、内燃機関のトルク変化がそれに追従できず、変速ショックが生じる場合がある。このような場合、通常は出力軸に連結されるモータジェネレータによりトルク変動を補償して変速ショック低減するが、バッテリの入出力パワーが制限されると、トルク変動の補償が不十分となり、変速ショックを低減することができなくなる。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、無段変速モードと固定変速比モードとを有するハイブリッド車両の駆動制御装置において、変速時にバッテリの入出力パワー制限を守り、かつ、変速ショックを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの観点では、エンジンと、第１及び第２モータジェネレータと、前記エンジン及び前記第１モータジェネレータが連結された動力分配機構と、を有し、前記第１モータジェネレータによる反力トルクによって、変速比を連続的に変化させる無段変速モードと、前記動力分配機構が有する回転要素を固定することによって、前記変速比を固定にする固定変速モードと、を切り替え可能なハイブリッド車両の駆動制御装置は、前記無段変速モードから前記固定変速モードへの変速時に、バッテリの状態と、前記第１及び第２モータジェネレータ及び前記エンジンの動作点とに基づいて、目標変速時間を決定する決定手段と、前記目標変速時間で変速制御を実行する変速実行手段と、を備え、前記変速実行手段は、前記目標変速時間が予め決められた所定時間以上となる場合には、前記変速制御を禁止する。
【００１１】
上記の駆動制御装置は、エンジンと、第１及び第２モータジェネレータ（以下では第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを区別しない場合には単に「モータジェネレータ」と呼ぶ。）と、エンジン及び第１モータジェネレータが連結された動力分配機構と、を有し、第１モータジェネレータによる反力トルクによって、変速比を連続的に変化させる無段変速モードと、動力分配機構が有する回転要素を固定することによって、変速比を固定にする固定変速モードと、を切り替え可能なハイブリッド車両に搭載される。ハイブリッド車両は、エンジンとモータジェネレータとの駆動力により走行する。モータジェネレータはバッテリに接続され、バッテリからの電力によりモータとして機能して車両の駆動力を生成するとともに、電動機として機能して回生により電力を発生し、バッテリを充電する。モータジェネレータを含んで構成される変速機構による変速時には、その時のバッテリの状態と、モータジェネレータ及びエンジンの動作点に基づいて、目標変速時間が決定される。そして、目標変速時間で変速が完了するように変速制御が実行される。バッテリの状態には、バッテリの温度及びＳＯＣなどにより決まるバッテリの入出力制限値、実際のバッテリ電力使用量、それらから算出されるバッテリ電力余裕などが含まれる。また、エンジン及びモータジェネレータの動作点には、ユーザ要求駆動力、車速などが含まれる。
【００１２】
バッテリの状態、並びに、モータジェネレータ及びエンジンの動作点を考慮して目標変速時間を設定することにより、変速制御中に使用されるバッテリ電力がバッテリの出力制限値を超えることが防止できる。また、目標変速時間に従って、モータジェネレータのトルクを制御しつつ変速を実施するので、急激なトルクの補正その他により変速ショックが生じることが防止できる。また、許容範囲を超えて目標変速時間が長くなる場合には変速制御を実行しないこととし、燃費やドライバビリティの悪化を防止する。
【００１３】
上記のハイブリッド車両の駆動制御装置の一態様は、前記車両に対する要求駆動力の増加量に基づいて、前記目標変速時間を補正する補正手段を備える。これにより、バッテリ電力の消費量が大きい加速時に変速制御がなされる場合でも、目標変速時間が補正されるので、バッテリ出力制限値を超えてバッテリの電力が消費されたり、変速ショックが生じることを防止できる。
【００１５】
上記のハイブリッド車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記目標変速時間に基づいて、前記第１及び第２モータジェネレータのトルクを制御する。これにより、予定された目標変速時間で変速を行うので、モータジェネレータのトルク変化を緩やかにすことができる。よって、バッテリ出力制限値を超過することがなくなり、変速ショックも防止できる。
【００１６】
上記のハイブリッド車両の駆動制御装置の他の一態様は、前記変速制御の実行中におけるバッテリ状態に基づいて、前記目標変速時間を補正する補正手段を備える。この態様では、変速制御の実行中であっても、バッテリの状態が変化した場合には、それに応じて目標変速時間を補正する。これにより、変速制御実行中にバッテリ状態が変化しても、バッテリ出力制限値を超過することが防止できる。
【００１７】
好適な例では、前記バッテリ状態は、前記バッテリの容量及び前記バッテリの入出力制限値の少なくとも一方を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１９】
［装置構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド装置の駆動装置の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド装置であり、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、回転数制御機構に相当する第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の出力軸３には、駆動トルク又はブレーキ力のアシストを行うための副動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。第２のモータジェネレータＭＧ２と出力軸３とはＭＧ２変速部６を介して接続されている。さらに、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ（図２参照）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。
【００２０】
エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴う反力トルクが作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１の回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。無段変速モードは、後述する動力分配機構２０の差動作用により実現される。
【００２１】
第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
【００２２】
図２は、図１に示す第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、並びに動力分配機構２０の構成を示す。
【００２３】
動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸３とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる４つの回転要素のうち、第１の回転要素にエンジン１が連結され、第２の回転要素に第１のモータジェネレータＭＧ１が連結され、第３の回転要素に出力軸３が連結される。第４の回転要素はブレーキ部７により固定可能となっている。ブレーキ部７は例えばドグクラッチなどにより構成され、ブレーキ操作部５により制御される。ブレーキ部７が第４の回転要素を固定していない状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ブレーキ部７が第４の回転要素を固定している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン回転数が出力回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速比モードが実現される。
【００２４】
本実施形態では、図２に示すように、動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１の遊星歯車機構はリングギア２１、キャリア２２、サンギア２３を備える。第２の遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、リングギア２５、キャリア２６、サンギア２７を備える。
【００２５】
エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリア２２に連結され、そのキャリア２２は第２の遊星歯車機構のリングギア２５に連結されている。これらが第１の回転要素を構成する。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は第１の遊星歯車機構のサンギア２３に連結され、これらが第２の回転要素を構成している。
【００２６】
第１の遊星歯車機構のリングギア２１と第２の遊星歯車機構のキャリア２６は相互に連結されているとともに出力軸３に連結されている。これらが第３の回転要素を構成している。また、第２の遊星歯車機構のサンギア２７は回転軸２９に連結されており、回転軸２９とともに第４の回転要素を構成している。回転軸２９はブレーキ部７により固定可能となっている。
【００２７】
電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。
【００２８】
インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。
【００２９】
ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。
【００３０】
インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４は制御信号Ｓ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３の状態を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。
【００３１】
ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓ１〜Ｓ３を送受信することにより、それらを制御する。また、ＥＣＵ４はブレーキ操作部５に対してブレーキ操作指示信号Ｓ５を供給する。ブレーキ操作部５は、ブレーキ操作指示信号Ｓ５に基づいて、ブレーキ部７を操作し、第４の回転要素である回転軸２９の固定／解放を制御する。
【００３２】
［変速制御］
次に、本発明による変速制御について説明する。本実施例では、無段変速モードで走行している状態から、固定変速比モードへ移行する変速制御について本発明を適用する。具体的には、上記のように、ブレーキ部７を解放状態として無段変速モードで走行している状態から、ブレーキ部７により第４の回転要素である回転軸２９を固定して固定変速比モードへ移行する。この際、本発明では、変速時のバッテリ状態、並びに、モータジェネレータ及びエンジンの動作点に基づいて変速時間を決定し、その変速時間で変速を実行する。なお、変速時間とは、変速の開始から終了までに要する時間であり、本実施例では、ブレーキ部７が解放状態にある無段変速モードから、ブレーキ部７を固定状態として固定変速比モードに移行するまでに要する時間を指す。
【００３３】
本発明では、上記のような変速時において、バッテリの状態、並びに、エンジン及びモータジェネレータの動作点に基づいて目標変速時間を設定し、目標設定時間で変速を行うことを特徴とする。目標変速時間を適切に設定することにより、変速時に使用されるバッテリ電力がバッテリ出力制限値を超えたり、バッテリ出力制限によってモータジェネレータからのトルクが不足して変速ショックが生じたりという不具合を防止する。
【００３４】
図３は本実施例による変速制御のフローチャートを示す。この処理は、ＥＣＵ４がエンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２及びブレーキ操作部５などを制御することにより実行される。また、この制御は、ドライバーによる要求パワー、車速などにより決定される所定の変速条件が成立したときに実行される。なお、ドライバーの操作入力により無段変速モードと固定変速比モードを選択できる場合には、固定変速比モードの選択指示が入力されたときにこの処理が実行される。
【００３５】
まず、ＥＣＵ４は、基本変速時間を算出する（ステップＳ１０１）。基本変速時間とは、目標変速時間を設定する際の基礎となる時間であり、バッテリの状態に基づいて決定される。図４は、基本変速時間を算出する際に使用されるマップの例を示す。横軸はバッテリ電力余裕を示し、縦軸は基本変速時間を示す。バッテリ電力余裕とは、その時点においてバッテリから使用できる電力余裕を示す。バッテリの出力制限値を「ｗｏｕｔ」とし、現在のバッテリ電力使用量を「ｐｂａｔ」とすると、バッテリ電力余裕は「ｗｏｕｔ−ｐｂａｔ」で与えられる。なお、バッテリの入出力制限値は、入力制限値ｗｉｎと出力制限値ｗｏｕｔとを含み、バッテリの温度、ＳＯＣなどに基づいて算出される。バッテリ電力使用量ｐｂａｔは現在のＨＶバッテリ３３の使用量を示し、第１又は第２のモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２により使用されている電力の他、補機により使用されている電力も含む。
【００３６】
基本的には、変速時間を短くし、高速で変速を行う場合ほど、そのために消費されるバッテリ電力は大きくなる。この理由は以下の通りである。上述のように、変速時にブレーキ部７により回転軸２９を固定する際には、第１のモータジェネレータＭＧ１のトルクを制御して回転軸２９の回転をゼロにする必要がある。回転軸２９の回転を止めるためには、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転や動力分配機構２０の回転の慣性を、第１のモータジェネレータＭＧ１からのトルクにより吸収する必要があり、そのためにバッテリの電力を使用するからである。
【００３７】
図４では、バッテリ電力余裕に応じて３つの領域Ａ１〜Ａ３が設定されている。バッテリ電力余裕が負（＜０）である場合（領域Ａ１）、バッテリの電力を使用することはできないので、基本変速時間は、バッテリの電力を使用せずに変速を行うことができる変速時間Ｔ１となり、比較的長い変速時間が必要となる。一方、バッテリ電力余裕が大きい場合（領域Ａ３）、バッテリの電力を利用してモータジェネレータなどを駆動することにより短時間で変速を行うことが可能となるので、基本変速時間は短い変速時間Ｔ３となる。また、バッテリの電力余裕が負ではないが十分でもない領域Ａ２の場合には、変速機構の構成によって決定される変速時使用電力に基づいて基本変速時間が決定される。この場合、変速時使用電力は、変速時のモータジェネレータ及びエンジンの動作点に応じて変化する。なお、領域Ａ２の場合でも、全体傾向としてはバッテリ余裕度が大きい方が基本変速時間を短くすることができる。
【００３８】
次にＥＣＵ４は、算出した基本変速時間を補正して目標変速時間を決定する（ステップＳ１０２）。具体的には、ＥＣＵ４は、ユーザ要求駆動力に応じて、基本変速時間を補正する。基本変速時間の算出時と比較してユーザが要求する駆動力が増加傾向にある（即ち、加速度が増加している）場合には、その後に変速を行う際のバッテリ電力使用量ｐｂａｔが増加している可能性が高い。よって、ユーザ要求駆動力の増加量が大きい場合には、変速時間が長くなるように変速時間を補正する。なお、ユーザ要求駆動力の変化はエンジン及びモータジェネレータの動作点の変化を伴う。
【００３９】
図５は変速時間の補正に使用されるマップの例を示す。横軸はユーザ要求駆動力の増加量を示し、縦軸は基本変速時間に加算される変速時間補正量を示す。図示のように、ユーザ要求駆動力の増加量が大きいほど、変速時間補正量が大きくなり、その結果目標変速時間が長くなる。即ち、ユーザ要求によるその後の加速によって電力消費が予想されるので、その分目標変速時間を長くし、変速に使用する電力消費を減らす。これにより、ユーザ要求駆動力が増加し、バッテリの電力消費が大きくなった状態で変速が行われた場合でも、バッテリの出力制限値を超えて電力が使用されることが防止されるとともに、変速ショックが低減される。なお、ユーザ要求駆動力は、例えばアクセル開度の変化量により検出することができる。
【００４０】
次に、ＥＣＵ４は、変速を実行するか否かを決定する（ステップＳ１０３）。上記のように、基本変速時間に対して、ユーザ要求駆動力に応じた補正がなされて目標変速時間が決定されるが、目標変速時間があまり長くなると、変速の過渡状態が長引くことにより燃費が悪化したり、変速時間が長いことによりユーザがもたつき感を感じるなどしてドライバビリティが悪化したりする場合がある。その一方で、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２や動力分配機構２０などにより構成される駆動装置の構成（ギア構成など）や車速などの条件によっては、燃費やドライバビリティを多少犠牲にしても、変速を行う必要がある場合もある。そこで、ＥＣＵ４は、予め決定した指標に基づいて、実際に変速を実行するか否かを判断する。
【００４１】
図６は変速を実行するか否かを判断する際の指標の例である。横軸は車速を示し、縦軸は目標変速時間を示す。領域Ａ４及びＡ６は、駆動装置の構成及び車速の観点から、変速が必要な条件を示している。例えば、駆動装置の構成上、低速及び高速域では適切な変速比とするために変速が必要となるような場合である。一方、中速域に相当する領域Ａ５及びＡ６では、目標変速時間が許容範囲であれば（領域Ａ５）、変速を実行するが、目標変速時間が長すぎる場合には（領域Ａ７）、変速を行わない。このように、目標変速時間が、燃費やドライバビリティの観点から許容範囲を超えて長くなる場合には、変速を実施しないこととする。なお、変速を行わない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理は終了する。
【００４２】
変速を行う場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４は変速制御を実行する（ステップＳ１０４）。具体的には、ＥＣＵ４は、目標変速時間に変速が終了するように、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を制御し、回転軸２９の回転を停止させ、ブレーキ部７により回転軸２９を固定して固定変速比モードへ移行する。
【００４３】
図７は変速前後の共線図を示す。出力軸３に連結された第２のモータジェネレータＭＧ２の回転は動作点Ｐ１にある。変速前は無段変速モードの状態であり、ＭＧ１の回転は動作点Ｐ５にあり、エンジン回転はそれに対応する動作点Ｐ２にある。この状態では、第４の回転要素であるサンギア２７（及び回転軸２９）は回転している。変速制御では、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２のトルクを制御して、第１のモータジェネレータＭＧ１の動作点をＰ５からＰ６へ移行させることにより、第４の回転要素であるサンギア２７及び回転軸２９の回転を停止させる（即ち、動作点Ｐ４に示すように回転数をゼロとする。）。そして、ブレーキ操作部５の指令により、ブレーキ部７が回転軸２９を固定し、固定変速比モードへ移行する。このとき、エンジン回転は動作点Ｐ３となる。
【００４４】
図８は、変速制御中のモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、エンジン１及びＨＶバッテリ３３の状態を示すタイムチャートである。変速開始時刻ｔ１以前は、無段変速モードであり、モータジェネレータＭＧ１はエンジン回転の反力を受けて発電機として機能し、モータジェネレータＭＧ２はモータとして機能して出力軸にトルクを付与している。
【００４５】
変速開始時刻ｔ１において、ＥＣＵ４はモータジェネレータＭＧ１のトルクを制御して回転を上昇させる。この際、目標変速時間に応じてモータジェネレータＭＧ１のトルクの上昇度合いを変えることにより、モータジェネレータＭＧ１及びエンジン１の回転変化速度が変わり、実際の変速時間を調整することができる。
【００４６】
ＥＣＵ４は変速開始時刻ｔ１でモータジェネレータＭＧ１のトルクを上昇させると、エンジンの回転数はそれに追従して急激に上昇するが、エンジントルクは応答が遅いため直ぐに追従はできず、符号７２で示すように徐々に減少する。エンジントルクの応答遅れは出力軸のトルクに影響を与えるので、符号７３で示すように、それを補償する分のトルクをモータジェネレータＭＧ２から出力軸に与える。
【００４７】
こうしてモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２のトルクを制御して、変速終了時刻ｔ２で回転軸２９の回転を停止させ、変速制御を終了する。変速制御中にはモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の制御によりバッテリからの電力の入出力が生じ、特に変速時間が短い（変速速度が速い）場合にはバッテリからの電力使用が多くなるが、目標変速時間が適切に設定されているので、変速時間Ｔ中のバッテリ出力はバッテリ出力制限値を超えることはない。また、エンジンの応答遅れ分による一時的なトルク不足をモータジェネレータＭＧ２からのトルクで補うので、変速ショックも防止される。
【００４８】
こうして変速制御を行っている間にも、ＥＣＵ４は変速中補正を実行する（ステップＳ１０５）。変速中補正とは、変速制御中に、バッテリ状態に応じて変速時間、変速速度を補正することを言う。ステップＳ１０４において、変速制御はそれまでに設定された目標変速時間に基づいて行われる。しかし、変速制御中のエンジントルク推移のバラツキ、車両速度の変化などが原因で、目標変速時間の決定時に想定したバッテリ電力使用量と実際のバッテリ電力使用量との間にずれが生じる場合がある。特に、実際のバッテリ電力使用量が、目標変速時間の決定時に想定したバッテリ電力使用量より大きくなると、目標変速時間通りに変速を行った場合には、バッテリ出力制限値を超えてしまう恐れがある。そこで、変速制御の実行中においても、その時点のバッテリ状態に応じて目標変速時間を補正する。
【００４９】
図９（ａ）に変速中補正に使用するマップの例を示す。横軸はバッテリ出力超過量を示し、縦軸は変速時間補正量を示す。バッテリ出力超過量は、実際のバッテリ出力と、目標変速時間の設定時に想定していた想定バッテリ出力との差で与えられる。また、変速補正量は、目標変速時間に加算される補正量を示す。図示のように、バッテリ出力超過量が大きいほど、即ち、想定していたバッテリ使用量よりも実際のバッテリ使用量が大きいほど、変速時間補正量が増加し、目標変速時間が延長されるように補正される。なお、バッテリ出力超過量がゼロ以下である場合、即ち、実際のバッテリ使用量が想定バッテリ使用量を超えていない場合には、変速時間補正量はゼロとなり、目標変速時間は補正されない。
【００５０】
図９（ｂ）は、変速中補正による効果を示すグラフである。横軸は時間であり、縦軸はバッテリ出力である。破線のグラフ１５１は、本発明による変速時間の調整を実施しない場合のバッテリ出力の推移を示す。変速時間を調整せずに変速を実行すると、バッテリ出力はバッテリ出力制限値を超えてしまう。この場合、バッテリ出力制限値を超えた後に、バッテリ出力制限値以内となるようにモータジェネレータトルクを急に補正すると、急な変速ショックなどが発生する。
【００５１】
一方、グラフ１５３は本実施例による想定バッテリ出力を示し、グラフ１５２は変速中補正を行った場合の実バッテリ出力を示す。本実施例の変速中補正では、予め目標変速時間を調整しているため、実バッテリ出力と想定バッテリ出力とのずれは小さい。また、想定バッテリ出力に対して実際のバッテリ出力は大きくなっているが、想定バッテリ出力と実バッテリ出力との偏差を早い段階からフィードバック補正するので、実バッテリ出力がバッテリ出力制限を超えることが防止される。また、急激な補正に伴うモータジェネレータトルクの急変は生じないので、変速ショックが生じることもない。
【００５２】
なお、上記の例では、バッテリ出力超過量がゼロ以上である場合には目標変速時間を延長しているが、これに伴い、必要に応じてモータジェネレータトルクを補正してもよい。
【００５３】
以上のように、ステップＳ１０５においては、変速中制御を実行しつつ変速が行われ、変速制御は終了する。
【００５４】
［他の実施例］
図１０に、他の実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の一例を示す。図１０の例では、ハイブリッド車両は、内燃機関（エンジン）１０１と、第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）１０２及び第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）１０３とを動力装置として備える。エンジン１０１の出力トルクは動力分配機構１０４により第１のモータジェネレータ１０２と出力軸とに分配され、第２のモータジェネレータ１０３により駆動トルク及びブレーキ力のアシスト（補助）が行われる。この構成は、機械分配式２モータハイブリッド装置と呼ばれる。
【００５５】
エンジン１０１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータ１０２はエンジン１０１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴う反力トルクが作用する。
【００５６】
第２のモータジェネレータ１０３は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータ１０３は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータ１０３は、図示しない駆動輪から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
【００５７】
動力分配機構１０４は、実質的に２組の遊星歯車機構を組み合わせて構成されており、図１０に示す例では、シングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とを組み合わせたラビニョ型遊星歯車機構が使用されている。具体的には、外歯歯車である第１サンギア１０５と、第１サンギア１０５に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギア１０６との間に、第１サンギア１０５とリングギア１０６とに噛み合っているロングピニオン１０７が配置されている。第１サンギア１０５とリングギア１０６とロングピニオン１０７との三者でシングルピニオン型遊星歯車機構が構成されている。また、第１サンギア１０５に隣接して第２サンギア１０８が同一軸線上に配置され、第２サンギア１０８に噛み合っているショートピニオン１０９がロングピニオン１０７に噛み合っている。したがって、第２サンギア１０８と各ピニオン１０９、１０７とリングギア１０６との四者でダブルピニオン型遊星歯車機構が構成されている。そして、互いに噛み合っているロングピニオン１０７とショートピニオン１０９とは複数対設けられており、これらのピニオン１０７、１０９がキャリヤ１１０によって自転かつ公転するように保持されている。
【００５８】
動力分配機構１０４におけるリングギア１０６にエンジン１０１からトルクが入力される。したがって、リングギア１０６が入力要素となっている。
【００５９】
動力分配機構１０４における第１サンギア１０５には、第１のモータジェネレータ１０２からトルクが伝達される。したがって、第１サンギア１０５が反力要素となっている。具体的には、エンジン１０１と同一軸線上に反力軸１１１が配置されており、反力軸１１１のエンジン１０１側とは反対側の端部が、ギア対１１２を介して第１のモータジェネレータ１０２のロータに連結されている。なお、第１のモータジェネレータ１０２のステータは、ケーシング１１３などの固定部に連結されて固定されている。
【００６０】
上述した動力分配機構１０４は、入力要素となっているリングギア１０６と、反力要素となっている第１サンギア１０５と、第２サンギア１０８と、キャリヤ１１０との四つの要素を回転要素とするものであり、第２サンギア１０８とキャリヤ１１０とが選択的に出力要素とされる。そして、リングギア１０６と、第１サンギア１０５あるいは第２サンギア１０８と、キャリヤ１１０との三者で差動作用を生じるように構成されている。
【００６１】
これらの出力要素と出力部材との間に、両者の間で選択的にトルクを伝達させる同期連結機構が設けられている。具体的には、反力軸１１１の外周側に、それぞれ中空軸である第１および第２の中間軸１１４，１１５が回転自在に嵌合されている。外周側の第２中間軸１１５はキャリヤ１１０に連結されており、内周側の第１中間軸１１４は第２サンギア１０８に連結されるとともに第２中間軸１１５の先端側（エンジン１０１とは反対側）に突出している。
【００６２】
中間軸１１４，１１５から所定距離離れ、かつ中間軸１１４，１１５に対して平行に出力軸１１６が回転自在に配置されている。第１中間軸１１４と出力軸１１６との間に、第１速用ギア対１１７及び第３速用ギア対１１８が配置されている。ギア対１１７，１１８は、軸線方向において互いに隣接して配置されている。また、第２中間軸１１５と出力軸１１６との間に第２速用ギア対１１９及び第４速用ギア対１２０が配置されている。ギア対１１９，１２０は、軸線方向において互いに隣接して配置されている。
【００６３】
ギア対１１７〜１２０のそれぞれは、各中間軸１１４，１１５側の駆動ギアと、これに常時噛み合っている出力軸１１６側の従動ギアとから構成されている。各ギア対１１７、１１８の出力軸１１６側の従動ギアは、クラッチ機構１２１に連結されている。また、各ギア対１１９、１２０の出力軸１１６側の従動ギアは、クラッチ機構１２２に連結されている。クラッチ機構１２１、１２２は、相互に対向配置されたドグ歯を係合させるドグクラッチとして構成される。具体的には、クラッチ機構１２１において、アクチュエータ１３１を図中左方向に移動させることにより出力軸１１６は第１速用ギア対１１７の従動ギアと係合し、アクチュエータ１３１を図中右方向に移動させることにより出力軸１１６は第３速用ギア対１１８の従動ギアと係合する。同様に、クラッチ機構１２２において、アクチュエータ１３２を図中左方向に移動させることにより出力軸１１６は第２速用ギア対１１９の従動ギアと係合し、アクチュエータ１３２を図中右方向に移動させることにより出力軸１１６は第４速用ギア対１２０の従動ギアと係合する。このように、アクチュエータ１３１、１３２を駆動することにより、第１速〜第４速のいずれかの変速段を選択することができる。なお、このようなアクチュエータ１３１、１３２の駆動制御は、図示しないＥＣＵにより実行される。
【００６４】
上記の構成において、変速機構により、第１速から第４速のいずれかの変速段が選択されている場合、本駆動制御装置は無段変速モードで動作する。即ち、動力分配機構１０４により、第１のモータジェネレータ１０２の回転数を連続的に変化させるとエンジン１０１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードでの運転が実行される。これに対して、第１速から第２速、第２速から第３速、第３速から第４速への変速時には複数のギアが出力軸に固定された状態、即ち、固定変速比モードとなる。例えば、図１０において、第１速での運転時にはクラッチ機構１２１は第１速用ギア対１１７側に係合している。第１速から第２速への変速時には、まず、クラッチ機構１２１はそのままで、アクチュエータ１３２が図中左方向へ駆動され、クラッチ機構１２２は第２速用ギア対１１９側に係合する。このとき、一時的に、第１速用ギア対１１７と第２速用ギア対１１９とが同時に出力軸１１６に連結された状態、即ち固定変速比モードとなる。同様に、第２速から第３速、第３速から第４速への移行時にも固定変速比モードが存在する。
【００６５】
本発明は、上記のような構成の駆動制御装置における無段変速モードから固定変速比モードへの変速時にも適用することができる。即ち、変速時には、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２のトルクを制御してクラッチ機構１２１、１２２を構成するドグ歯の回転を停止させ、クラッチを係合させて固定変速比モードへの移行が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施形態によるハイブリッド装置の概略構成を示す。
【図２】モータジェネレータ及び動力伝達機構の構成を示す。
【図３】本発明による変速制御のフローチャートである。
【図４】基本変速時間を決定するためのマップの例を示す。
【図５】変速時間補正に用いるマップの例を示す。
【図６】変速制御を実施するか否かを決定するマップの例を示す。
【図７】変速制御前後の共線図を示す。
【図８】変速制御中のモータジェネレータ、エンジン及びバッテリの様子を示す。
【図９】変速中補正に用いるマップの例を示す。
【図１０】他の実施例による駆動制御装置の構成を示す。
【符号の説明】
【００６７】
１  エンジン
３  出力軸
４  ＥＣＵ
５  ブレーキ操作部
７  ブレーキ部
３１  インバータ
３２、３４  コンバータ
３３  ＨＶバッテリ
２０  動力分配機構
【図１】
0005130799.tif 000002
【図２】
0005130799.tif 000003
【図３】
0005130799.tif 000004
【図４】
0005130799.tif 000005
【図５】
0005130799.tif 000006
【図６】
0005130799.tif 000007
【図７】
0005130799.tif 000008
【図８】
0005130799.tif 000009
【図９】
0005130799.tif 000010
【図１０】
0005130799.tif 000011